專題十第二單元　化學(xué)工藝流程型實(shí)驗(yàn)題

1、專題十第二單元化學(xué)工藝流程型實(shí)驗(yàn)題第二單元化學(xué)工藝流程型實(shí)驗(yàn)題化學(xué)工藝流程分析型實(shí)驗(yàn)題的解題策略1明確原始物質(zhì)及目標(biāo)產(chǎn)物。2明確化工生產(chǎn)流程主線的特點(diǎn)一個(gè)完整的物質(zhì)制備化工生產(chǎn)流程一般具有下列特點(diǎn)eq x(原料)eq x(對(duì)原料的預(yù)處理)eq x(核心化學(xué)反應(yīng))eq x(產(chǎn)品的提純分離)eq x(目標(biāo)產(chǎn)物)3流程的呈現(xiàn)形式(1)操作流程；(2)物質(zhì)變化流程；(3)裝置流程。4熟悉常用的操作方法及其作用(1)對(duì)原料進(jìn)行預(yù)處理的常用方法及其作用研磨減小固體的顆粒度，增大固體與液體或氣體間的接觸面積，加快反應(yīng)速率。水浸與水接觸反應(yīng)或溶解。酸浸與酸接觸反應(yīng)或溶解，使可溶性金屬離子進(jìn)入溶液，不溶物通過(guò)過(guò)

2、濾除去。灼燒除去可燃性雜質(zhì)或使原料初步轉(zhuǎn)化，如從海帶中提取碘時(shí)的灼燒就是為了除去可燃性雜質(zhì)。煅燒改變結(jié)構(gòu)，使一些物質(zhì)能溶解。并使一些雜質(zhì)在高溫下氧化、分解，如煅燒高嶺土。 (2)常用的控制反應(yīng)條件的方法調(diào)節(jié)溶液的pH。常用于使某些金屬離子形成氫氧化物沉淀。調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點(diǎn)：a能與H反應(yīng)，使溶液pH增大；b不引入新雜質(zhì)。例如：若要除去Cu2中混有的Fe3，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)溶液的pH，不可加入NaOH溶液、氨水等?？刂茰囟取８鶕?jù)需要升溫或降溫，改變反應(yīng)速率或使平衡向需要的方向移動(dòng)?？刂茐簭?qiáng)。改變速率，影響平衡。 使用正催化劑。加快反應(yīng)

3、速率，縮短達(dá)到平衡需要的時(shí)間。趁熱過(guò)濾。防止某物質(zhì)降溫時(shí)會(huì)析出。冰水洗滌。洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，并減少晶體在洗滌過(guò)程中的溶解損耗。5熟悉中學(xué)化學(xué)中出現(xiàn)的重要的化工生產(chǎn)的生產(chǎn)原理、工藝設(shè)計(jì)原理、相關(guān)思想、知識(shí)細(xì)節(jié)等；如工業(yè)合成氨、金屬的冶煉、海水的開(kāi)發(fā)利用、化石燃料的綜合利用等。eq avs4al(實(shí)驗(yàn)型化工流程題)1(2013課標(biāo)全國(guó)27)氧化鋅為白色粉末，可用于濕疹、癬等皮膚病的治療。純化工業(yè)級(jí)氧化鋅含有Fe()、Mn()、Ni()等雜質(zhì)的流程如下：工業(yè)ZnOeq o(,sup7(稀硫酸),sdo5()浸出液eq o(,sup7(調(diào)pH約為5),sdo5(適量高錳酸鉀溶液) eq o(,s

4、up7(過(guò)濾)濾液eq o(,sup7(Zn),sdo5() eq o(,sup7(過(guò)濾)濾液eq o(,sup7(Na2CO3),sdo5() eq o(,sup7(過(guò)濾)濾餅eq o(,sup7(煅燒),sdo5()ZnO提示：在本實(shí)驗(yàn)條件下，Ni()不能被氧化；高錳酸鉀的還原產(chǎn)物是MnO2。回答下列問(wèn)題：(1)反應(yīng)中除掉的雜質(zhì)離子是_，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)；在加高錳酸鉀溶液前，若pH較低，對(duì)除雜的影響是_。(2)反應(yīng)的反應(yīng)類型為_(kāi)，過(guò)濾得到的濾渣中，除了過(guò)量的鋅外還有_。(3)反應(yīng)形成的沉淀要用水洗，檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法是_。(4)反應(yīng)中產(chǎn)物的成分可能是ZnCO3xZn(OH)

5、2。取干燥后的濾餅11.2 g，煅燒后可得到產(chǎn)品8.1 g，則x等于_。解析：第步酸浸，得到Zn2、Fe2、Mn2、Ni2；第步氧化，MnOeq oal(,4)將Fe2氧化為Fe3而易于形成Fe(OH)3沉淀，同時(shí)MnOeq oal(,4)與Mn2發(fā)生歸中反應(yīng)生成MnO2沉淀；第步加Zn，Zn與濾液中的Ni2、H發(fā)生置換反應(yīng)，Ni經(jīng)過(guò)濾而除去；第步加碳酸鈉沉淀Zn2；第步煅燒ZnCO3。(4)11.2 g ZnCO3xZn(OH)2煅燒后得到8.1 g ZnO，可求得x1。答案：(1)Fe2和Mn2MnOeq oal(,4)3Fe27H2O=3Fe(OH)3MnO25H、2MnOeq oal(

6、,4)3Mn22H2O=5MnO24H鐵離子和錳離子不能生成沉淀，從而無(wú)法除去鐵和錳雜質(zhì)(2)置換反應(yīng)鎳(3)取少量水洗液于試管中，滴入12滴稀硝酸，再滴入硝酸鋇溶液，若無(wú)白色沉淀生成，則說(shuō)明沉淀已經(jīng)洗滌干凈(4)1eq x(名師歸納)物質(zhì)制備化工生產(chǎn)流程的主線一般為：eq x(原料)eq x(aal(對(duì)原料的,預(yù)處理)eq x(aal(核心化,學(xué)反應(yīng))eq x(aal(產(chǎn)品的分,離提純)eq x(目標(biāo)產(chǎn)物)eq avs4al(原理型化工流程題)2硫化鈉主要用于皮革、毛紡、高檔紙張、染料等行業(yè)。生產(chǎn)硫化鈉大多采用無(wú)水芒硝(Na2SO4)碳粉還原法，其流程如圖所示：(1)上述流程中“堿浸”后，物

7、質(zhì)A必須經(jīng)過(guò)_、_(填操作名稱)處理后，才能煅燒；若煅燒所得氣體為等物質(zhì)的量的CO和CO2，寫(xiě)出煅燒時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的總方程式：_。(2)上述流程中采用稀堿液比用熱水更好，理由是_。(3)取硫化鈉晶體(含少量NaOH)加入到硫酸銅溶液中，充分?jǐn)嚢?。若反?yīng)后測(cè)得溶液的pH4，則此時(shí)溶液中c(S2)_molL1。已知：常溫時(shí)CuS、Cu(OH)2的Ksp分別為8.81036、2.21020(4)工業(yè)廢水中的汞常用硫化鈉除去，汞的去除率與溶液的pH和x(x代表硫化鈉的實(shí)際用量與理論用量的比值)有關(guān)(如圖所示)。為使除汞效果最佳，應(yīng)控制的條件是_、_。解析：(1)解題時(shí)要緊扣“無(wú)水芒硝”，因此必須將未

8、反應(yīng)的碳過(guò)濾并干燥。由題意知，產(chǎn)物為Na2S、等物質(zhì)的量的CO2和CO，再利用化合價(jià)升降法配平該化學(xué)方程式。(2)稀堿液可以抑制S2的水解，增大Na2S的產(chǎn)量。(3)根據(jù)Cu(OH)2的Ksp，可知c(Cu2)2.2 molL1，再根據(jù)CuS的Ksp可知c(S2)41036 molL1。(4)從圖中看出，pH為9.010.0，x12時(shí)汞的去除率最大。答案：(1)過(guò)濾干燥3Na2SO48Ceq o(=,sup7(煅燒)3Na2S4CO24CO(2)熱水會(huì)促進(jìn)Na2S水解，而稀堿液能抑制Na2S水解(3)41036(4)x12pH介于9.010.0之間eq x(名師歸納)原理型化工流程題是以物質(zhì)制

9、備流程為主線，主要考查考生運(yùn)用化學(xué)平衡、化學(xué)反應(yīng)與能量、電化學(xué)理論知識(shí)來(lái)解決化工生產(chǎn)中實(shí)際問(wèn)題的能力。解答此類型題目的基本步驟：(1)從題干中獲取有用信息，了解生產(chǎn)的產(chǎn)品。(2)分析流程中的每一步驟所包含的化學(xué)原理，如每一步驟中反應(yīng)物是什么，發(fā)生了什么反應(yīng)，該反應(yīng)的生成物是什么，對(duì)制備產(chǎn)品有什么作用。(3)從題中獲取信息，運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理分析制備產(chǎn)品的最佳條件。eq avs4al(元素化合物型化工流程題)3新型高效絮凝劑Fe(OH)SO4(堿式硫酸鐵)常用于污水處理。工業(yè)上利用廢鐵屑(含少量氧化鋁、氧化鐵等)生產(chǎn)堿式硫酸鐵的工藝流程如圖所示：已知：部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH如表所

10、示：沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3開(kāi)始沉淀時(shí)的pH2.37.53.4完全沉淀時(shí)的pH3.29.74.4請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)加入少量NaHCO3的目的是調(diào)節(jié)溶液的pH，使溶液中的_沉淀，該工藝中“攪拌”的作用是_。(2)在實(shí)際生產(chǎn)中，反應(yīng)常同時(shí)通入O2以減少NaNO2的用量，O2與NaNO2在反應(yīng)中均作_。若參與反應(yīng)的O2有11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則相當(dāng)于節(jié)約NaNO2的物質(zhì)的量為_(kāi)。(3)堿式硫酸鐵溶于水后產(chǎn)生的Fe(OH)2離子可部分水解生成Fe2(OH)42聚合離子。該水解反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。(4)在醫(yī)藥上常用硫酸亞鐵與硫酸、硝酸的混合液反應(yīng)制備堿式硫酸鐵。根據(jù)我國(guó)

11、該藥物的相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品中不得含有Fe2和NOeq oal(,3)。為檢驗(yàn)所得產(chǎn)品中是否含有Fe2，應(yīng)使用的試劑為_(kāi)(填序號(hào))。 A氯水BKSCN溶液CNaOH溶液 D酸性KMnO4溶液解析：(1)稀H2SO4浸取廢鐵屑后所得的溶液中含F(xiàn)e2和少量Al3，根據(jù)工藝流程可知該步操作是為保留Fe2，除去Al3，故加入少量NaHCO3調(diào)節(jié)溶液pH可以使Al3沉淀而除去，“攪拌”可以加快化學(xué)反應(yīng)速率。(2)反應(yīng)通入的O2與NaNO2均作氧化劑，根據(jù)得失電子守恒，可以計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)狀況下11.2 L O2與2 mol NaNO2得到的電子數(shù)相等。(3)依據(jù)原子守恒及電荷守恒可以寫(xiě)出Fe(OH)2水解生成F

12、e2(OH)42的離子方程式：2Fe(OH)22H2OFe2(OH)422H。(4)因產(chǎn)品中含F(xiàn)e3，檢驗(yàn)Fe2時(shí)不能采用加氯水和KSCN溶液的方法，也不能加NaOH溶液，F(xiàn)e(OH)3會(huì)對(duì)檢驗(yàn)Fe2產(chǎn)生干擾；可以用酸性KMnO4溶液檢驗(yàn)Fe2的存在，如含F(xiàn)e2，則滴入幾滴酸性KMnO4溶液后，溶液不會(huì)顯紫紅色。答案：(1)Al3加快化學(xué)反應(yīng)速率(2)氧化劑2 mol(3)2Fe(OH)22H2OFe2(OH)422H(4)Deq x(名師歸納)元素化合物型化工流程題是以物質(zhì)制備流程為主線，主要考查元素及其化合物性質(zhì)、物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期律和氧化還原反應(yīng)等知識(shí)。通過(guò)仔細(xì)閱讀，了解流程圖以外的文字

13、描述、表格信息、后續(xù)設(shè)問(wèn)中的提示性信息，進(jìn)而明確生產(chǎn)目的制備什么物質(zhì)，找到制備物質(zhì)所需的原料，提取有用信息反應(yīng)方程式、物質(zhì)的穩(wěn)定性及溶解性等，然后利用所學(xué)知識(shí)進(jìn)行解答。4(2013江蘇化學(xué)16)氧化鎂在醫(yī)藥、建筑等行業(yè)應(yīng)用廣泛。硫酸鎂還原熱解制備高純氧化鎂是一種新的探索。以菱鎂礦(主要成分為MgCO3，含少量FeCO3)為原料制備高純氧化鎂的實(shí)驗(yàn)流程如下：(1)MgCO3與稀硫酸反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)。(2)加入H2O2氧化時(shí)，發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)。(3)濾渣2的成分是_(填化學(xué)式)。(4)煅燒過(guò)程存在以下反應(yīng)：2MgSO4Ceq o(=,sup7(800 )2MgO2SO2CO2MgSO4Ceq o(=,sup7(800 )MgOSO2COMgSO43Ceq o(=,sup7(800 )MgOS3CO利用下圖裝置對(duì)煅燒產(chǎn)生的氣體進(jìn)行分步吸收或收集。D中收集的氣體是_(填化學(xué)式)。B中盛放的溶液可以是_(填字母)。aNaOH溶液 bNa2CO3溶液c稀硝酸 dKMnO4溶液A中得到的淡黃色固體能與熱的NaOH溶液反應(yīng)，產(chǎn)物中元素的最高價(jià)態(tài)為4，寫(xiě)出該反應(yīng)的離子方程式：_。解析：(1)MgCO3H2SO4=MgSO4CO2H2O。(2)由菱鎂礦成分可知，被氧化的是FeSO4，故發(fā)生反應(yīng)2FeSO4H2O2H2SO4=Fe2(SO4)32H2O。(3)調(diào)pH4，可使Fe